【物联网】802.15.4简介
目录
一、概述
二、802.15.4主要特点
2.1 工作频段和数据速率
2.2 支持简单器件
2.3 信标方式和超帧结构
2.4 数据传输和低功耗
三、低功耗
一、概述
802.15.4包括用于低速无线个人域网(LR-WPAN)的物理层和媒体接入控制层两个规范。它能支持消耗功率最少,一般在个人活动空间(10m直径或更小)工作的简单器件。802.15.4支持两种网络拓扑,即单跳星状或当通信线路超过10m时的多跳对等拓扑。但是对等拓扑的逻辑结构由网络层定义。LR-WPAN中的器件既可以使用64位IEEE地址,也可以使用在关联过程中指配的16位短地址。一个802.15.4网可以容纳最多216个器件。
二、802.15.4主要特点
2.1 工作频段和数据速率
802.15.4工作在工业科学医疗(ISM)频段,它定义了两个物理层,即2.4GHz频段和868/915MHz频段物理层。免许可证的2.4GHz ISM频段全世界都有,而868MHz和915MHz的ISM频段分别只在欧洲和北美有。在802.15.4中,总共分配了27个具有三种速率的信道:在2.4GHz频段有16个速率为250Kbit/s(或62.5 K symbol/s)的信道,在915 MHz频段有10个40 Kbit/s(或40 K symbol/s)的信道,在868MHz频段有1个20 Kbit/s(或20 K symbol/s)的信道。ISM频段全球都有的特点不仅免除了802.15.4器件的频率许可要求,而且还给许多公司提供了开发可以工作在世界任何地方的标准化产品的难得机会。这将减少投资者的风险,与专门解决方案相比可以明显降低产品成本。在保持简单性的同时,802.15.4还试图提供设计上的灵活性。一个802.15.4网可以根据可用性、拥挤状况和数据速率在27个信道中选择一个工作信道。从能量和成本效率来看,不同的数据速率能为不同的应用提供较好的选择。例如,对于有些计算机外围设备与互动式玩具,可能需要250 Kbit/s,而对于其他许多应用,如各种传感器、智能标记和家用电器等,20 Kbit/s这样的低速率就能满足要求。
2.2 支持简单器件
802.15.4低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。在802.15.4中定义了14个物理层基本参数和35个媒体接入控制层基本参数,总共为49个,仅为蓝牙的三分之一。这使它非常适用于存储能力和计算能力有限的简单器件。在802.15.4中定义了两种器件:全功能器件(FFD)和简化功能器件(RFD)。对全功能器件,要求它支持所有的49个基本参数。而对简化功能器件,在最小配置时只要求它支持38个基本参数。一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话,可以按三种方式工作,即用作个人域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话,仅用于非常简单的应用。
2.3 信标方式和超帧结构
802.15.4网可以工作于信标使能方式或非信标使能方式。在信标使能方式中,协调器定期广播信标,以达到相关器件同步及其他目的。在非信标使能方式中,协调器不定期地广播信标,而是在器件请求信标时向它单播信标。在信标使能方式中使用超帧结构,超帧结构的格式由协调器来定义,一般包括工作部分和任选的不工作部分。
2.4 数据传输和低功耗
在802.15.4中,有三种不同的数据转移:从器件到协调器;从协调器到器件;在对等网络中从一方到另一方。为了突出低功耗的特点,把数据传输分为以下三种方式:
直接数据传输:这适用于以上所有三种数据转移。采用无槽载波检测多址与碰撞避免(CSMA-CA)或开槽CSMA-CA的数据传输方法,视使用非信标使能方式还是信标使能方式而定。
间接数据传输:这仅适用于从协调器到器件的数据转移。在这种方式中,数据帧由协调器保存在事务处理列表中,等待相应的器件来提取。通过检查来自协调器的信标帧,器件就能发现在事务处理列表中是否挂有一个属于它的数据分组。有时,在非信标使能方式中也可能发生间接数据传输。在数据提取过程中也使用无槽CSMA-CA或开槽CSMA-CA。
有保证时隙(GTS)数据传输:这仅适用于器件与其协调器之间的数据转移,既可以从器件到协调器,也可以从协调器到器件。在GTS数据传输中不需要CSMA-CA。
三、低功耗
低功耗是802.15.4最重要的特点。因为对电池供电的简单器件而言,更换电池的花费往往比器件本身的成本还要高。在有些应用中,更换电池不仅麻烦,而且实际上是不可行的,例如嵌在汽车轮胎中的气压传感器或高密度布设的大规模传感器网。所以在802.15.4的数据传输过程中引入了几种延长器件电池寿命或节省功率的机制。多数机制是基于信标使能的方式,主要是限制器件或协调器之收发信机的开通时间,或者在无数据传输时使它们处于休眠状态。
有人预测,UWB网状网最终将由“智能尘粒”组成,是一种精微无线电,它通过纳米技术风车或光电池产生能量。UWB网状网的应用潜力很大,美国军方已经在测试UWB在遥测方面的应用,现在主要问题是成本,目前低速低功率的UWB芯片组的价格至少为20美元。
而Zigbee的价格目标仅为几美分。Zigbee联盟相信,Zigbee芯片将像微处理器一样无处不在,其应用将远不止遥测遥控。
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“今晚我最喜欢的游戏博主要进行直播,但我可能还要加班。怎么办,不想错过直播的内容!电脑怎么才能进行直播录制视频啊?谁能教教我?” 在数字化的今天,直播已经成为人们获取信息和娱乐的重要途径。有时&…...
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Laravel 文件操作全指南:上传与下载实践
Laravel 提供了一系列强大的工具来简化文件上传和下载的过程,使得在 Web 应用程序中处理文件变得更加容易和安全。本文将详细介绍如何在 Laravel 中实现文件的上传和下载,包括表单创建、路由设置、控制器逻辑以及安全性考虑。 文件上传基础 文件上传是…...
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老年生活照护实训室:让养老护理变得更简单
在人口老龄化日益严重的今天,养老问题成为了社会关注的焦点。如何让老年人过上幸福、安康的晚年生活,成为了摆在我们面前的一道难题。老年生活照护实训室的应运而生,为养老服务行业提供了一个学习、交流和实践的平台,让养老护理变…...
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基于Spring Boot接入腾讯云RocketMQ
操作场景 本文以调用 Spring Boot Starter SDK 为例介绍通过开源 SDK 实现消息收发的操作过程,帮助您更好地理解消息收发的完整过程。 前提条件 完成资源创建与准备 安装1.8或以上版本 JDK 安装2.5或以上版本 Maven 下载 Demo或者前往GitHub 项目 操作步骤 步骤1:添加…...
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使用TableGeneration生成已标注的表格数据用于表格识别
利用 TableGeneration 生成多样化表格数据 TableGeneration 简介环境准备chrome浏览器(Linux下推荐)火狐浏览器(Mac下推荐) 生成表格生成表格 参数说明结论 在数据生成和处理领域,表格数据的生成是一个常见需求,尤其是在机器学习和数据分析领域。今天&am…...
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不同于 iTunes 或 iCloud,iMazing 永远不会覆盖您的 iPhone 和 iPad 备份,它运行可靠、具有创新性。
iPhone 按您的时间表进行备份 配置每台 Apple 设备的备份时间和频率:每天、每周... 选择 iMazing Mini 应该保留多少备份:一个月或一个星期,或者如果您是一名收藏家,则保留全部。 落后计划则收到通知:iMazing Mini 将…...
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问界新M7Ultra上市,配置大升级,理想L7有压力吗?
2024年5月31日夜晚,问界新M7 Max焕新版正式上市,新车主要针对外观、配置作出调整,新车型命名问界新M7 Ultra,官方分别推出了2款配置车型,这两款配置又分别推出五座版和六座版,官方指导价在28.98-32.98万元。根据外观可以看到,问界新M7 Ultra的前脸设计更加简约,车辆换装…...
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CSS浮动详细教学(CSS从入门到精通学习第四天)
css第04天 一、其他样式 1、圆角边框 在 CSS3 中,新增了圆角边框样式,这样我们的盒子就可以变圆角了。 border-radius 属性用于设置元素的外边框圆角。 语法: border-radius:length; 参数值可以为数值或百分比的形式如果是正方形&…...
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Rosetta PyRosetta 源码包 安装包 下载
--- pyrosetta_src.zip包含以下包: | --- PyRosetta4.Debug.python27.ubuntu.release-185.tar.bz2 | --- PyRosetta4.Release.python27.linux.release-215.tar.bz2 | --- PyRosetta4.Release.python38.ubuntu.release-349.tar.bz2 --- pyrosetta_whl.zip包含…...
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MFC CList<CRect, CRect> m_listRect;的用法
CList<CRect, CRect&> 是 MFC(Microsoft Foundation Classes)中定义的一个双向链表模板类,用于存储 CRect 对象。在使用 CList 时,你可以执行多种操作,比如添加、移除、查找和遍历元素。以下是一些常见的用法…...
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Python--List列表
list列表⭐⭐ 1高级数据类型 Python中的数据类型可以分为:数字型(基本数据类型)和非数字型(高级数据类型) ●数字型包含:整型int、浮点型float、布尔型bool、复数型complex ●非数字型包含:字符…...
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解锁Android高效数据传输的秘钥 - Parcelable剖析
作为Android开发者,我们经常需要在不同的组件(Activity、Service等)之间传输数据。这里的"传输"往往不仅仅是简单的数据复制,还可能涉及跨进程的内存复制操作。当传输的数据量较大时,这种操作可能会带来严重的性能问题。而Android系…...